物理滬科版必修2學(xué)案：第4章41勢(shì)能的變化與機(jī)械功含解析

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1、4.1勢(shì)能的變化與機(jī)械功問題導(dǎo)學(xué)一、重力勢(shì)能的理解=3活動(dòng)與探究11.重力勢(shì)能的正、負(fù)表示什么？2.怎樣理解重力勢(shì)能的相對(duì)性、絕對(duì)性和系統(tǒng)性？ES遷移與應(yīng)用1如圖所示，桌面距地面0.8m,—個(gè)"J視為質(zhì)點(diǎn)的物體質(zhì)量為2kg,放在距桌面0.4m的支架上。(1)以地血為零勢(shì)能血，計(jì)算物體在最高點(diǎn)和桌血處具有的重力勢(shì)能。(2)以桌面為零勢(shì)能面，計(jì)算物體在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)具冇的重力勢(shì)能。

2、?知Ep?=Epi-Wq或Ep=Wq+EP2(3)由等效法求重力勢(shì)能：重力勢(shì)能的變化與過程無關(guān)，只與初、末狀態(tài)有關(guān)。AEp==EP2-Epi。二、重力做功與重力勢(shì)能的改變鵲活動(dòng)與探究2重力做功有什么特點(diǎn)？怎樣理解重力做功與重力勢(shì)能的區(qū)別和聯(lián)系？Ea移與應(yīng)用2如圖所示，金茂大廈是上海的標(biāo)志性建筑之一，它的主體建筑包括地上101層，地卜?3層，高420.5m,是冃前國(guó)內(nèi)第一、世界第三高樓，距地面341m的第88層為國(guó)內(nèi)迄今最高的觀光層，壞顧四周，極H眺望，上海新貌盡收眼底。假如一質(zhì)量為60kg的游客在第88層觀光(g収10m/s求以地面為參考平Mi時(shí)游客的重力勢(shì)能；若游

3、客乘電梯從地面上升到88層，重力做功與重力勢(shì)能的變化各是多少？?：：:?X津?計(jì)算求重力做功的方法1.根據(jù)功的定義求解：先求物體運(yùn)動(dòng)過程中初、末位置的高度差，再求出重力與此高)o度差的乘積即為重力做的功，注意重力做功的正負(fù)，是mgh還是?mgh°2?根據(jù)重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系求解：重力做的功等于重力勢(shì)能變化量的負(fù)值。1.根據(jù)動(dòng)能定理求解：可以把重力做的功包含在總功中，利用動(dòng)能定理間接求出。答案：【問題導(dǎo)學(xué)】活動(dòng)與探究1：1.答案：重力勢(shì)能的正負(fù)：重力勢(shì)能是標(biāo)量，其數(shù)值I'JEnJ-負(fù)可為零，表示的是相對(duì)大小，如圖所示，OA丿物體在4、B、C三點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能的正負(fù)

4、如下表參考平面EpAEpBEg地面正值正值零桌面正值零負(fù)值A(chǔ)處平面零負(fù)值負(fù)值2.答案：重力勢(shì)能的三個(gè)性質(zhì)（1）重力勢(shì)能的相對(duì)性：重力勢(shì)能具有相對(duì)性，物體具有的重力勢(shì)能E尸mgh是相對(duì)于零勢(shì)能面的，對(duì)于同一物體，選取不同的水平面作為零勢(shì)能面，其重力勢(shì)能具冇不同的數(shù)值，即重力勢(shì)能的人小與零勢(shì)能面的選取有關(guān)。（2）重力勢(shì)能變化量的絕對(duì)性：當(dāng)一個(gè)物體由一個(gè)位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)位置吋，這兩個(gè)位宜的高度雖然是相對(duì)的，但這兩個(gè)位査的高度差是絕對(duì)的，即與參考平面的選取無關(guān)，因此物體在這兩個(gè)高度不同的位置時(shí)，重力勢(shì)能之差是一?定的，與參考平面的選取無關(guān)。實(shí)際問題中我們更關(guān)注的是重力勢(shì)能的變

5、化量。（3）重力勢(shì)能的系統(tǒng)性：所謂物體的重力勢(shì)能，實(shí)際上是地球和物體組成的系統(tǒng)所共有的，并非物體單獨(dú)所有。若地球和物體Z間突然失去相互作用力，被舉高的物體也就不再貝有做功的本領(lǐng)，也就沒有重力勢(shì)能，通常所說的物體具有多少重力勢(shì)能，實(shí)際上是一?種簡(jiǎn)略的說法而已。注意：（1）零勢(shì)能而的選擇是任意的，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)以解決問題方便為原則選擇零勢(shì)能面。（2）如果在同一個(gè)問題中涉及多個(gè)物體的重力勢(shì)能，必須選収一個(gè)統(tǒng)一的參考平面。遷移與應(yīng)用1：答案：（1）23.52J15.68J（2）7.84J-15.68J解析：（1）以地面為零勢(shì)能面，物體的高度/7i=1.2因而物體的重力勢(shì)能為

6、Epl=〃訶可二2X9.8X1.2J二23.52J。物體落至桌面時(shí)重力勢(shì)能為Ep2=mgh2二2X9.8X0.8J二15.68J。（2）以彙面為零勢(shì)能面，在最高點(diǎn)時(shí)物體距零勢(shì)能面的高度/2i，=0.4m,因而物體的重力勢(shì)能為Ep/=mgh/二2X9.8X0.4J二7.84Jo物體在最低點(diǎn)時(shí)距零勢(shì)能位置的高度居'二?0.8mEpFnghJ二2X9.XX（-0.8）J=?15.68J活動(dòng)與探究2：答案：1?重力做功（1）特點(diǎn)：重力對(duì)物體所做的功只與物體的初末位置有關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，與物體是否受其他力無關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。（2）公式：W=mg（加一方2）‘力2

7、表示高度差。2.重力做功與重力勢(shì)能比較重力做功重力勢(shì)能物理意義重力對(duì)物體做功由物體與地球的相互作用產(chǎn)生，且由它們之間的相對(duì)位置決定的能表達(dá)式WG=mgjhEp=mgh影響大小的因素重力G和初、末位置的高度差A(yù)A重力"夠和相對(duì)參考面的高度方特點(diǎn)只與初、末位置的高度差有關(guān)，與路徑及參考平面的選擇無關(guān)與參考平血的選擇有關(guān)，同一位置的物體，選擇不同的參考平面，其重力勢(shì)能的值不同過程量狀態(tài)量聯(lián)系重力做功過程是重力勢(shì)能改變的過程，重力做正功，重力勢(shì)能減少；重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，且重力做了多少功，重力勢(shì)能就改變多少，即WG=Ep廠Ep2注意：(1)重力做功是